血管夹对大鼠颈总动脉挤压损伤的研究

余宽宽，梁向党，孙 赓，郭占芳，邹秀强，房卓群



·论著·

血管夹对大鼠颈总动脉挤压损伤的研究

余宽宽，梁向党，孙 赓，郭占芳，邹秀强，房卓群

目的 探讨血管夹对大鼠颈总动脉的挤压损伤。方法 将40只雄性SD大鼠随机分为两组，每组各20只，用改进后的血管夹分别对两组大鼠的左侧颈总动脉给予30 g和90 g的压力进行15 min的夹闭，右侧颈总动脉作为对照，术后正常饮食喂养3周。通过大体观察、超声血流检测、组织形态学观察、血管创伤评分对血管损伤情况进行评估。结果 两组大鼠左侧颈总动脉损伤修复完好，超声血流通畅，HE染色内膜无明显损伤增生，与右侧颈总动脉比较血管创伤评分差异无统计学意义(P>0.05)。结论 血管夹在血管吻合的过程中对血管的损伤不可避免，但这种仅因夹闭造成的暂时性损伤可通过自身修复。

血管夹；血管系统损伤；颈总动脉；大鼠

现代外科手术中，血管夹可以止血或控制血管血流方向，从而保证手术过程中视野清晰和手术的顺利完成。但血管夹在使用时会对血管产生一定的损伤，因此对血管夹导致的血管创伤研究也随之不断深入[1-3]。血管夹对血管的损伤程度与血管夹夹闭血管的压力、血管夹齿口几何形状、血管管径、夹闭时间和血管的健康状况等因素有密切联系[4-5]。Dujovny等[1]提出了血管最小闭合力(minimum occlusion force， MOF)的概念，即血管夹夹闭靶血管时刚好阻断血管血流所需要的压力，对健康血管而言，血管最小闭合力与血管外径、靶血管血压、血管夹宽度三个因素呈直径线性相关。Trobec和Gersak[6]通过改进测量方法，直接测量血管夹夹闭靶血管时的MOF，并且发现MOF对靶血管产生的压强与其动脉收缩压非常接近，同时他们实验证实当血管实际闭合力(actual clamping force， ACF)是MOF的3倍时，不仅能够很好地防止血管夹滑脱，并且能够同时保证血管不会造成不可修复的夹伤。Famaey 等[7]通过进一步实验证实了MOF与血管的收缩压非常接近，同时发现MOF对血管的收缩功能和内皮完整性损伤很小，但增加挤压力和使用有纹理的血管夹会大大加重对血管的损伤。目前血管夹MOF和ACF对血管各层损伤的研究都集中在血管损伤后即刻取材观察血管损伤情况[8]，对于动脉损伤后血管慢性期变化的研究还较少[9-11]，而动脉血管慢性期变化是引发并发症的主要原因[12-13]，因此研究血管夹损伤动脉后慢性期的变化具有重要意义。本实验通过血管夹夹闭挤压损伤动脉血管，观察血管损伤后自我修复情况。

1 材料与方法

1.1 实验动物与器械 健康成年雄性SD大鼠40只，体重350～450 g(许可证号：SCXK-2012-006)，购自解放军军事医学科学院，弹簧压力可调型血管夹(X20850)购自上海金钟医疗器械厂。为使实验过程中血管夹对血管损伤均匀一致，将压力可调型血管夹夹口进行部分改造，夹口上下各焊接一个光滑金属薄片，血管夹合拢后金属薄片相互平行，见图1。组织包埋机(德国Leica)，石蜡组织切片机(德国Leica)，光学显微镜及照相装置(日本OLYMPUS),超声诊断仪(美国GE-logiq3)。

图1 经过改造可以对血管施加所需压力的自制血管夹

两块相互平行的金属夹片(空心箭头)；通过旋转螺纹调节血管夹对靶血管的夹闭力(实心箭头)

1.2 实验方法

1.2.1 调整血管夹压力：通过更换可调型血管夹的弹簧的大小和松紧程度，改变血管夹压力大小，运用压力推拉计对血管夹尖部受到的闭合力进行测量、调整使弹簧对血管夹远端所产生的压力达到实验所需要的压力。根据Trobec和Gersalc[6]的研究，阻断大鼠动脉血流需要的最小血管外压强为123 mmHg。因不同大鼠左颈总动脉之间血流存在个体差异，为保证血管夹能够阻断所有大鼠的动脉血流和在最低压力时对动脉损伤最小，Famaey等[7]将对靶血管的压强分别增加到约为MOF和ACF的1.4倍，即在本实验中将血管夹压力调整为30 g和90 g。

1.2.2 计算血管压强:血管夹和动脉血管的接触面积可通过S=π×W(mm) ×D(mm)/2进行计算，S代表血管夹和动脉血管接触面积；D代表靶动脉血管的外径；W代表血管夹的宽度同时也是靶动脉血管段的长度。血管受的压强通过P=F/S进行计算，P代表动脉血管受到的压强；F代表血管夹压力；A代表血管夹和动脉血管接触面积。颈总动脉的外径D和血管夹的宽度W运用游标卡尺分别测量5次，计算其平均值作为实验数值。将测得的平均值代入公式即可得出血管夹对动脉的平均压强。

1.2.3 分组及夹闭左侧颈总动脉：将40只SD大鼠根据所受压力不同随机分为30 g压力组和90 g压力组，每组各20只，右侧血管暴露但不夹闭作为对照。用1%戊巴比妥钠腹腔注射麻醉(40 mg/kg)，仰卧固定于手术台上，在下颌骨和胸骨柄上端之间做一纵形切口，逐层钝性分类筋膜颈部肌肉，小心分离迷走神经，左、右颈总动脉分别游离1.2 cm。将血管夹压力调到30 g和90 g分别夹闭30 g压力组和90 g压力组大鼠左侧颈总动脉，夹闭时间均为15 min，夹闭时用温生理盐水湿润颈总动脉及其周围组织。移除血管夹后通血5 min，确认无渗血且颈总动脉搏动后逐层缝合颈部筋膜和皮肤，将大鼠放入恒温箱中待苏醒后放回饲养笼中常规饲养3 周。

1.3 观察方法

1.3.1 大体观察：移除血管夹后观察大鼠颈总动脉夹闭后动脉远端血管是否有搏动；血管夹移除后血管的外形变化；术后第3周常规麻醉后，按原手术切口切开皮肤，钝性分离浅筋膜和肌肉组织，暴露左颈总动脉及其周围组织，动脉两端游离出足够的长度，观察其通血情况;肉眼观察血管与周围组织增生粘连情况。如见血管红润且动脉搏动有力则说明血管通畅;如动脉远端塌陷、苍白、萎缩变细则说明颈总动脉有血栓栓塞形成。

1.3.2 血流超声检测：术后第3周，用超声诊断仪(美国GE-Logiq3)对左、右侧颈总动脉检测平均血流速度，观察血管有无增生狭窄。

1.3.3 组织形态学观察：术后第3周分别在左颈总动脉近端移行处和远端形成颈内、外动脉处用4-0线结扎，用显微剪将颈总动脉及其周围少量不易分离组织一起取出，观察血管是否通畅。将取出的血管组织迅速放入10%甲醛浸泡过夜(24 h)，固定、脱水、透明、浸蜡后石蜡包埋，横行切成5 μm厚石蜡片，放入37℃烤箱中过夜；二甲苯及梯度浓度乙醇脱蜡，HE染色，梯度浓度乙醇和二甲苯脱水，中性树脂封片固定，光镜观察动脉血管内膜增生或者内膜损伤情况。

1.3.4 血管创伤评分：依据Moore等[14]对动脉损伤评分原则，术后第3周对两组大鼠双侧颈总动脉损伤进行分级评分，0级：无损伤；1级：内皮完整但形态改变；2级：内皮压缩明显；3级：内皮撕裂小于1 mm；4级：内皮剥脱大于1 mm；5级：内皮损伤并伴有较小的中膜损伤；6级：伴有较大的中膜损伤。

2 结果

2.1 血管夹对靶血管压强 SD大鼠左侧颈总动脉外径平均值D=1.20 mm；血管夹宽度W=6.68 mm，血管夹压力为30 g时对血管的平均压强为177 mmHg；血管夹压力为90 g时对血管的平均压强为531 mmHg。

2.2 大体形态观察 移除血管夹后两组左侧颈总动脉迅速充盈，受挤压动脉呈梭形扩张状态，血管远端可见明显搏动；术后第3周两组左侧颈总动脉充盈搏动正常，无血栓栓塞形成，与周围组织有轻度粘连，动脉远端无苍白、塌陷。

2.3 血流超声检测 术后第3周两组大鼠左、右侧颈总动脉平均血流速度比较差异无统计学意义(P>0.05)；两组内左、右侧颈总动脉平均血流速度比较差异无统计学意义(P>0.05)，见表1。两组大鼠左侧颈总动脉管腔均无增生狭窄。

2.4 组织形态学观察 双侧颈总动脉组织3 周后石蜡包埋切片，HE染色并于光学显微镜下观察,30 g压力组和90 g压力组大鼠左颈总动脉血管内膜完整，可见内皮细胞附着于血管内壁，无平滑肌细胞及其他细胞增生；血管中膜平滑肌细胞环绕血管分布，与右颈总动脉比较，血管无增生增厚也无明显损伤；血管外膜及其周围无炎症细胞聚集，各种胶原细胞及其纤维分布无改变，见图2、3。

表1 术后第3周两组大鼠双侧颈总动脉平均血流速度

图2 术后第3周大鼠右侧颈总动脉镜下病理学形态(HE×10) 图3 术后第3周大鼠左侧颈总动脉镜下病理学形态(HE×20)

A.30 g压力组；B.90 g压力组

2.5 血管创伤评分 术后第3周30 g压力组大鼠左颈总动脉血管创伤评分为(0.15±0.04)分，90 g压力组大鼠为(0.15±0.03)分，两组大鼠左侧颈总动脉血管创伤评分比较差异无统计学意义(P>0.05)；两组大鼠右颈总动脉血管创伤评分为(0.10±0.03)分，其与两组大鼠左颈总动脉血管创伤评分比较差异无统计学意义(P>0.05)。

3 讨论

两千多年前，希腊的医学先驱们就开始使用血管夹在外科手术或急救中止血。从那以后，越来越多的各式各样的血管夹出现在历代医学经典当中[15]。但古时候医学家们使用的血管夹很像现代机械使用的钳子，其对血管的损伤也就不言而喻。直到上世纪初，德国医学家Höpfner在柏林召开的外科临床大会上向世人们展示了无创血管夹并运用自己发明的无创血管夹对狗的动脉做了吻合，因为血管夹对吻合中的血管损伤较小，故手术取得了满意的效果并引起了广泛关注。为了将血管夹对组织造成的损伤降到最低，学者们在此基础上对血管夹进行改进，衍生出各种不同型号的血管夹，如临床上常用的血管夹有Blalock、Cooley、DeBakey、 Fogarty、Potts、Satinsky等。但是，血管夹的改进很大程度上是依赖外科医生的直觉而并非临床证据，以至于在临床中经常会出现因血管夹损伤血管而引起血管阻塞或者血栓形成[16]。随着现代医学技术的发展，越来越多的医学家开始反思并且研究血管夹对血管特别是伴有粥样硬化血管的损伤，从多个角度进行体内和体外的试验[17-18]。然而这类研究主要集中在血管夹损伤血管后即刻进行染色光镜或者电镜观察，缺乏对血管夹损伤远期效果和自我修复情况的研究。

血管最小闭合压力(MOF)与血管收缩压很接近[6-7]，本实验对雄性大鼠左侧颈总动脉分别施加血管收缩压和实际夹闭压力1.4倍的压力夹闭血管，然后让血管自我修复3周 后再对血管的损伤情况进行分析。通过血管超声检查血流情况，发现两组损伤的左颈总动脉血流与右侧颈总动脉血流情况并无差异。通过病理分析发现两组大鼠损伤的左侧颈总动脉血管内膜完整且没有增厚的迹象。对血管三层结构进行血管创伤评分发现两组大鼠受损的左颈总动脉3 周后修复良好，血管创伤评分差异无统计学意义。由此可见，血管具有强大的自我修复能力，通过血管周围的滋养动脉、神经以及各种生长因子的共同作用，最终使损伤的血管逐步恢复，保证了循环系统的健康通畅[19-20]。临床上使用的血管夹只要按照临床要求使用得当，即使在夹闭血管的过程中对健康的血管产生不同程度的损伤，但这种仅因夹闭造成的暂时性损伤可通过自身和周围滋养血管、神经以及各种生长因子完全修复。

本实验研究仅针对健康动脉进行夹闭挤压损伤实验，而在临床工作中有很多病变血管(如动脉粥样硬化)，因此对病变血管受到血管夹夹闭时挤压损伤的研究还有待进一步研究探讨。

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A Study of Vascular Clamps on Crush Injury of Common Carotid Arteries in Rats

YU Kuan-kuan1, LIANG Xiang-dang1, SUN Geng2, GUO Zhan-fang1, ZOU Xiu-qiang1, FANG Zhuo-qun1

(1. Department of Orthopedics, General Hospital of the PLA, Beijing 100853, China; 2. Department of Orthopedics, 252 Hospital of the PLA, Baoding, Hebei 071000, China)

Objective To explore vascular clamps on crush injury of common carotid arteries in rats. Methods A total of 40 SD male rats were randomly divided into group A and B (n=20 for each group), and left common carotid arteries of rats in group A and B were occluded using improved vascular clamps respectively under 30 g and 90 g pressure for 15 min, while the right common carotid arteries were used as comparison， all the rats were give normal postoperative feeding for 3 weeks. Conditions of vascular injuries were evaluated with general observation of clamping arteries, vascular ultrasound for blood flow, histomorphology observation and vascular traumatic scores. Results The clamping arteries of rats in the two groups recovered well with smooth blood flow, and there was no neointimal formation in the inner layer by HE (hematoxylin and eosin) staining, and there were no statistically significant differences in vascular traumatic scores between left and right common carotid arteries (P>0.05). Conclusion Vascular injuries by vascular clamps during the process of vascular anastomosis are inevitable, but the impermanent injures can be repaired by itself.

Vascular clamp； Vascular system injuries； Carotid artery； Rats

科技部国际合作项目(2014DFA31230)

100853 北京，解放军总医院骨科(余宽宽、梁向党、郭占芳、邹秀强、房卓群)；071000 河北 保定，解放军252医院骨科(孙赓)

梁向党，E-mail：lxd301@263.net

R-332

A

2095-140X(2015)03-0028-04

10.3969/j.issn.2095-140X.2015.03.007

2014-12-24 修回时间:2015-01-30)